Genel olarak prefabrike panolu sistemler, depreme dayanıklı yapı sistemleri olarak bilinirler. Sistemi teşkil eden panoların yatay ve düşey yüklere karşı dayanımları ve rijitlikleri, bu sistemlerin depreme dayanıklı yapı sistemleri olarak nitelendirilmesinin başlıca sebebidir. Unutulmaması gereken en önemli unsurlardan biri, panolar arasındaki ve panolarla temel arasındaki yatay ve düşey birleşimlerdir.
Özellikle depremin ve rüzgarın etkisiyle oluşan yatay yüklerde, yapının stabilitesini belirleyen en önemli kısımlar birleşim yerleridir. Dolayısıyla ülkemizde olduğu gibi deprem tehlikesinin olduğu diğer bölgelerde de birleşim yerleri çok iyi detaylandırılmalı ve aynı şekilde sahada da çok iyi uygulanmalıdır.
Tasarlanan ve kullanılması düşünülen birleşimler öncelikle, yapının ekonomik ömrü içerisinde kendisine etki edebilecek sabit ve hareketli yüklerden, depremden,
rüzgardan, toprak ve su basınçlarından dolayı ortaya çıkabilecek yüklere karşı koyabilecek dayanıma sahip olmalıdır [9]. Prefabrike sistemler, deprem tehlikesinin bulunduğu ülkelerde hesap edilirken, sistemdeki elemanların ve özellikle birleşim yerlerinin yüksek düktiliteye sahip olması istenir. Böylece deprem sonucu yapıya etkiyen enerjinin yapı tarafından emilerek, yapıya büyük derecede hasar vermesi engellenmiş olur. Hacim değişikliğinden dolayı oluşabilecek ve elemana etki edecek gerilmelerin ise dizayn aşamasında göz önünde tutulması ve önlemler alınması gerekir. Açık hava etkilerine maruz birleşim yerlerindeki çelik elemanlar (donatılar), beton ile uygun şekilde kaplanmalı veya uygun malzemelerle boyanmalıdır. Yangın sonucu birleşim yerindeki dayanım kaybı, yapının bütün stabilitesini tehlikeye sokabileceğinden, birleşim yerleri yangına karşı da özel olarak korunmalıdır.
Birleşim veya mesnetler, özelliklerine göre o yerde oluşabilecek normal kuvvet, kesme kuvveti, eğilme momenti ve burulma momenti gibi zorlamaları güvenli bir şekilde, birleşen elemanların birinden diğerine aktarabilmelidir. Dönme, yer değiştirme ve deformasyonlar kabul edilebilir sınırlar içinde olmalı ve birleşim veya mesnetler bu özelliklere cevap verebilecek şekilde tasarlanmalıdır. Ayrıca birleşimi oluşturan birleşim elemanlarının rölatif deformasyonları da kabul edilebilir sınırlar içinde olmalıdır.
Birleşim sünek olmalıdır, yani elastik deformasyondan sonra, kırılma olmadan, elastik deformasyonun en az 4 ila 5 katı kadar plastik deformasyon meydana gelebilmelidir. Sünekliğin sağlandığının hesapla ve hesap yapılamayan yerlerde ise deneylerle gösterilmesi gerekir. Eleman boyutlarının da, toleranslar çerçevesinde fark edebilecekleri hususu dikkate alınmalıdır.
Taşınma ve depolama koşulları projelendirme safhalarında düşünülmeli ve elemanların birleşim yeri şeklinin güçlük çıkarmaması, montajda yerleşimin kolaylıkla ve süratle yapılabilmesi için gerekli önlemler alınmalı, zaman alıcı birleşim ve mesnet şekillerinden kaçınılmalıdır [4].
Birleşimlerin ve mesnetlerin maliyetleri ise, aktardıkları zorlamaların cinsine, sayısına ve büyüklüğüne bağlıdır. Bu maliyetin, yapının toplam maliyeti yanında mümkün olduğu kadar küçük mertebede kalması sağlanmalıdır. Uygulamada moment aktaran birleşimler daha pahalı olduğundan, yapının rijitlik, stabilite ve benzeri özelliklerine zarar vermemek şartıyla mümkün olduğunca moment aktaran birleşimlerden kaçınılmalıdır.
Birleşimlerde ayrıca, yük katsayıları, kesme sürtünmesi ve malzeme toleransları
a) Yük Katsayıları; limit yük koşulları altında, birleşim elemanlarında büyük dönmelerin ve deformasyonların meydana gelebilecek olmasından, uygun yük katsayılarının seçiminde birleşimdeki her bir elemanın güvenli yük katsayısından en büyük olanının seçilmesi tavsiye edilir. TS 9967‟ye göre, birleşimlere gelen arttırılmış hesap yüklerinin, 4 / 3 değerinde bir katsayıyla da arttırılması zorunludur.
Ayrıca, depreme göre yapılan hesaplarda katsayıyla arttırılmış yükler (G + Q), 4 / 3 katsayısıyla çarpılır ve 1.2 veya 1.5 değerleriyle arttırılmış deprem yükleri (E) ilave edilir.
Neopren gibi mesnet ara malzemelerinin hesabında ise, katsayıyla arttırılmamış yükler kullanılır. Korniyer, kaynak gibi malzemelerle gerçekleştirilen bazı özel birleşimlerde ise malzeme katsayıları da artırılır. Eğilme etkisindeki elemanların mesnetlerinde yatay yük varsa ve bu yükün değeri hesapla bulunmamışsa, düşey yükün en az 1 / 10‟u yatay yük olarak hesaba katılabilir.
b) Kesme Sürtünmesi; bu kavramın uygulamadaki temel varsayımı, birleşim bölgesindeki betonda istenmeyen çatlaklar oluşmasıdır. Bu istenmeyen çatlakların oluşmaması için, birleşim yerine belirli bir sünekliğin verilmesi gerekir. Bu da çatlak bölgesine yerleştirilecek donatılar ile sağlanır [3]. Betonarme veya öngerilmeli beton bir elemanda, betonu kendisi ile birlikte veya sonradan dökülmüş bir parçanın, ilk
Birim kayma direncinin, tabloda verilen maksimum değerleri aşması halinde μe
yerine;
μe = 6.9 λ2 Acr μ / Vd değeri alınmalıdır. (4.1a) λ = 1.0 (Normal betonlar için), λ = 0.75 (Hafif betonlar için)
Temas yüzeyine dik bir Hd çekme kuvveti varsa, Asf „nin yanı sıra,
An = Hd / 0.7 fyk (mm2) teçhizatı da eklenmelidir. (4.2) Hd her durumda, düşey mesnet reaksiyon kuvvetinin 1/10‟undan küçük olmamalıdır.
c) Toleranslar; prefabrike beton birleşimlerde, malzeme toleransları büyüklük fonksiyonuna ve birleştirilen elemanların tipine bağlıdır. En önemli nokta ise prefabrike elemanlardaki toleransların diğer inşaat malzemeleriyle sağladığı uyumdur. PCI (1973) Amerikan Yönetmeliği‟ne göre toleranslar, 3 mm ila 25 mm arasında değişen değerler olup; TS 9967‟de ise bu değerler daha dar tutularak, 5 mm ila 20 mm arasında değişmektedir.
Panellerin birbirleriyle veya diğer yapı elemanlarıyla yapmış olduğu birleşimler aşağıda verilmiştir;
4.1 Panel - Panel Birleşimleri
Bu birleşimler, eleman yüzeyindeki özel profillerin arasındaki boşluğa, montaj aşamasında dayanıklı dolgu harcının yerleştirilmesi ile oluşturulur. Birleşimlerin moment taşıma kapasitesi olmamasına karşın yatay ve düşey kesme kuvvetlerini aktarabilir ve düşey yükler altında panellerin birlikte çalışmasını sağlar. Panel üzerindeki duvar vb. çizgisel yüklerin veya açılan herhangi bir deliğe ait yük tesirinin, diğer komşu paneller tarafından kısmen taşınması da yine bu birleşimler sayesinde sağlanır.
4.2 Panel - Ana Taşıyıcı Mesnet Birleşimleri
Bu tür birleşimler, eleman özağırlığı ile diğer hareketsiz ve / veya hareketli yüklerin döşeme elemanlarından, kiriş, duvar vb. taşıyıcılara aktarıldığı kısımlardır. Paneller, çelik elemanlara doğrudan oturtulur. Betonarme kiriş veya yığma duvar hatıllarında ise mesnet yastıkları kullanılır. Devamlı rutubet olan veya dinamik dingil yüklere maruz panel mesnetlerinde neopren vb. malzemeler tavsiye edilir.
Panel boşluğuna ise mesnet bölgesinde bağ çubuğu yerleştirilir. Mesnette panel uçlarına dökülecek harç veya beton ile mesnet dış yüzüne kadar eleman iç boşlukları doldurulur. Kullanılacak harcın istenen noktadan öteye gitmemesi için de uygun tıkaç kullanılmalıdır.
4.3 Panel - Tali Yön Birleşimi
Panel elemanlarının yan yüzlerinden birinin kiriş, hatıl vb. eleman veya diğer yöndeki bir panel ile birleşimidir. Bu tarz birleşimlerde panel ile diğer elemanlar arasında düşey yük alışverişi öngörülmez ve gerektiğinde sünek bir malzeme ile de mesnede oturmasına karşı önlem alınır [8].
4.4 Taşıyıcı Duvar Panoları Birleşimleri
Taşıyıcı duvar panoları arasındaki birleşimler, yapının bütünlüğünü sağlayan önemli bölgeler olarak nitelendirilirler. Birleşimler, sabit, hareketli, deprem ve rüzgar yüklerine karşı dirençli olmalı, bu yüklerin panolar arasındaki transferini sağlamalı ve hacim değişikliğinden meydana gelen etkilere de karşı koymalıdır.
Taşıyıcı panel duvarları arasında iki yönlü hem düşey hem de yatay birleşimler oluşturulur. Dış yükler sonucunda birleşim yerlerinde oluşan etkiler Şekil 4.1‟de gösterilmiştir [10].
Şekil 4.1 Dış Yükler ve Birleşim Kuvvet Sistemi
4.4.1 Düşey Birleşimler
Düşey birleşimler, duvar panolarının ya tek bir yapı ünitesi ya da bağımsız olarak davranmalarını sağlamak amacıyla oluşturulur. Düşey birleşim yerleri; Şekil 4.2‟deki gibi rijit, yarı rijit ve açık olmak üzere üç çeşittir [11].
1) Rijit Birleşimler: Bu tip birleşimlerde, birleşim yerlerinin kesme deformasyonları prefabrik betonarme duvarların kesme deformasyonları ile aynı mertebededir. Rijit düğüm noktası, bitişik paneller arasında maksimum yüke kadar tam bir etkileşim sağlar.
2) Yarı Rijit Birleşimler: Birleşim yerinin kesme deformasyonu, prefabrik duvarların kesme deformasyonundan belirgin olarak fazladır. Yarı rijit düğüm noktaları, yükün kendi üzerinde yaptırdığı miktarın, panolar üzerinde oluşandan daha hızlı hale gelmesine kadar, bitişik panolar arasında tam bir etkileşim sağlar.
3) Açık Düşey Birleşimler: Bu tip birleşimlerde, hiçbir kesme kuvveti aktarılmaz